Đề tài: Tìm hiểu về qos, kiến trúc CQS và các ứng dụng trong mạng IP

Mạng IP và các dịch vụ ứng dụng công nghệ IP với các ưu điểm như tính linh hoạt, khả năng mở rộng dễ dàng và đạt hiệu quả cao … đã và đang dần chiếm ưu thế trên thị trường viễn thông thế giới. Nhiều nghiên cứu về công nghệ IP đã được thực hiện để đưa ra các giải pháp tiến đến một mạng hội tụ toàn IP. Tuy nhiên mạng IP hiện nay mới chỉ là mạng “Best Effort” một mạng nỗ lực tối đa, mà không hề có bất kì một sự bảo đảm nào về chất lượng dịch vụ của mạng. Đồ án này nghiên cứu về QoS với mong muốn hiểu them về chất lượng dịch vụ trong mạng IP và đưa QoS vào mạng để có được một mạng IP có QoS chứ không chỉ là mạng “Best Effort”.

Mục Lục MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QoS CHƯƠNG 37 KIẾN TRÚC CQS 37 CHƯƠNG 61 SCHEDULING .61 CHƯƠNG 91 ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG VIỄN THÔNG 91 VIỆT NAM .91 KẾT LUẬN 100 Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT i Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng ACLs Access Control Lists Bảng điều khiển truy nhập Border Gateway Protocol version Giao thức cổng biên version CoS Class of service Lớp dịch vu CAC Connection Admission Control Điều khiển thu nhận kết nối CAR Committed Access Rate Tốc độ truy nhập được qui định CIR Commited Information Rate Tốc độ thông tin được giao ước CQ Custom Queuing Hàng đợi khách CQS Classification, Queuing, Scheduling Phân loại, hàng đợi, lập lịch CBQ Class-Base Queuing Xếp hàng sở lớp B BGP4 C CBWFQ Class-Base Weighted Fair Queuing Hàng đợi hợp lý theo trọng số dựa sở lớp CSSVC Đồng hồ ảo định dạng không lõi Core-Stateless Shaped Virtual Clock D DiffServ Differentiated Services Dịch vu phân biệt DSCP Differentiated services codepoint điểm mã dịch vu phân biệt EDD Earliest Due Date Phí sớm ngày EIR Excess Information Rate tỷ lệ thông tin vượt FEC Forward Error-Correcting Code Mã định hướng lỗi FBI Forwarding Information Base Thông tin định hướng sở FIFO First In First Out Vào trước trước FCFS First Come First Served Đến trước, phuc vu trước E F Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT ii Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt G GPS Generalized Processor Sharing Phân chia xử lý chung IntServ Integrated Service Dịch vu tích hợp ISP Internet Service Provider Cung cấp dịch vu mạng ISDN Integrated Services Digital Network Mạng sớ tích hợp đa dịch vu Local Area Network Mạng cuc MPLS MultiProtocol LabelSwitching Chuyển mạch nhãn đa giao thức MTU Maximum Transmission Unit Khối truyền dẫn lớn Net Performane Mạng thực thi Open Shortest Path First giao thức tìm đường dẫn ngắn PVC Permanent Virtual Circuit kênh ảo cố định PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng PQ Priority Queuing Hàng đợi ưu tiên PQ PHB Per-Hop Behavior Xử lý Hop Quality of Service Chất lượng dịch vu RED Random Early Detection Phát trước ngẫu nhiên RSVP Resource Reservation Protocol Giao Thức dự trữ tài nguyên RSpec Request Specification Mô tả yêu cầu RCSP Rate-Contrlled Static Priority Ưu tiên tốc độ điều khiển cố định I L LAN M N NP O OSPF P Q QoS R Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT iii Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt S SVC Switched Virtual Circuit kênh ảo chuyển mạch SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vu SNA System Network Architecture Hệ thống kiến trúc mạng SBM Subnet Bandweidth Management Quản lý băng thông mạng SCFQ Self-Clock Fair Queuing Xếp hàng hợp lý tự định TSpec Traffic Specification Mô tả lưu lượng TCA Traffic Conditioning Agreement Điều kiện lưu lượng thoả thuận ToS Type of Service Trường dịch vu User Datagram Protocol Gói liệu người dùng Virtual Private Network Mạng riêng ảo WAN Wide Area Network Mạng diện rộng WFQ Weighted Fair Queueing Xếp hàng theo trọng số WRED Weighted Early Random Detect Phát sớm ngẫu nhiên theo trọng số WF2Q Worst-Case Fair Weighted Fair Queuing Hàng đợi hợp lý theo trọng số trường hợp xấu T U UDP V VPN W Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT iv Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu LỜI NĨI ĐẦU Ngày nghành cơng nghiệp viễn thơng đạt thành tựu to lớn trở thành ngành thiếu đời sống người Nhờ phát triển kỹ thuật số, kỹ thuật phần cứng công nghệ phần mềm đem lại cho người sử dụng dịch vụ đa dạng phong phú Mạng IP dịch vụ ứng dụng công nghệ IP với ưu điểm tính linh hoạt, khả mở rộng dễ dàng đạt hiệu cao … dần chiếm ưu thị trường viễn thông giới Nhiều nghiên cứu công nghệ IP thực để đưa giải pháp tiến đến mạng hội tụ toàn IP Tuy nhiên mạng IP mạng “Best Effort” -một mạng nỗ lực tối đa, mà khơng có bảo đảm chất lượng dịch vụ mạng Đồ án nghiên cứu QoS với mong muốn hiểu them chất lượng dịch vụ mạng IP đưa QoS vào mạng để có mạng IP có QoS khơng mạng “Best Effort” Đồ án gồm bốn chương : • Chương Tổng quan QoS: Trình bày khái niệm bản, tham số QoS, thực trạng QoS mạng viễn thông cách đưa QoS vào mạng IP cách sử dụng giao thức thuật tốn QoS • Chương Kiến trúc CQS:trình bày tổng quan kiến trúc CQS, đặc điểm, khái niệm, ứng dụng dịch vụ mạng kiến trúc CQS • Chương Scheduling: Trình bày lập lịch với khái niệm thuật tốn ứng dụng chương trình lập lịch việc điều khiển lưu lượng, điều khiển tắc nghẽn nhằm giăi vấn đề QoS mạng IP • Chương Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam: Trình bày mạng Viễn thơng tương lai ứng dụng để đưa chất lượng dịch vụ vào mạng tương lai Em xin chân thành cảm ơn Th s Nguyễn Văn Đát tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em xin cảm ơn thầy, cô môn Mạng Viễn Thông I anh chị trung tâm VTN cung cấp tài liệu, cảm ơn góp ý q báu bạn giúp em hoàn thành đồ án Ngày 25 tháng 10 năm 2005 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Huyền Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT Lời nói đầu Đồ án tốt nghiệp Chương Tổng quan QoS CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QoS 1 Giới thiệu chung QoS chất lượng truyền tải thông tin mạng theo thời gian, kiểm sốt băng thơng, đặt quyền ưu tiên cho lưu thông, cung cấp mức độ an toàn cao QoS còn được kết hợp với khả chuyển tải thông tin phu thuộc vào trễ (delay sensitive) video trực tiếp hay âm mà có đủ băng thông cho lưu thông khác dù tốc độ thấp Quyền ưu tiên liên quan đến việc đánh dấu số thông tin để có thể qua mạng đông đúc trước những thông tin khác có độ ưu tiên thấp qua Quyền ưu tiên được gọi cấp dịch vu (class of service) hay còn gọi la CoS Cung cấp QoS đòi hỏi cải tiến sở hạ tầng mạng Một kỹ thuật để mở rộng băng thông tạo truc mạng bằng chuyển mạch ATM hoặc Gigabit Ethernet Điều cũng có nghĩa nâng cấp mạng cuc dùng chung thành mạng cuc chuyển mạch Hơn nữa, giao thức yêu cầu phải quản trị quyền ưu tiên lưu thơng băng thơng mạng Ví du sau sẽ mô tả cách thức QoS áp dung vào thực tế Giả sử bạn có hội để thiết kế lại hệ thống đường sá trung tâm Hệ thống đường sá thời không bảo đảm bạn có thể đến đích giờ, cũng khơng cung cấp được mức độ ưu tiên cho lưu thông đặc biệt, xe cấp cứu hoặc có người sẵn sàng trả tiền để được tuyến khơng tắc nghẽn Tình h́ng cũng tương tự mơ hình truyền liệu “nỗ lực cao nhất” (best-effort) Internet, mà gói được ưu tiên phải truyền qua băng thông có sẵn Việc phải xác định cách thức cải tiến chất lượng dịch vu được cung cấp hệ thống đường sá Điều có nghĩa phải làm giảm hay tránh chậm trễ, dự báo loại hình lưu thơng, tạo thứ tự ưu tiên cho số lưu thông có thể truyền tải gấp Một giải pháp hiển nhiên tăng thêm tuyến, tương đương việc nâng cao băng thông bằng cách nâng cấp thành mạng ATM hay mạng Gigabit Ethernet Một giải pháp khác tạo thêm định tuyến trực tiếp tới nơi đến quan trọng, tương đương việc tạo môi trường mạng chuyển mạch mà mạch chuyên biệt có thể được thiết lập để nối kết hai hệ thống Những quy luật tránh khỏi hệ thống đường sá cũng mạng đường truyền hoặc việc gia tăng băng thông sẽ nhanh chóng được Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT Đồ án tốt nghiệp Chương Tổng quan QoS dùng hết Trong môi trường mạng, ứng dung multimedia sẽ dùng hết băng thông được cung cấp thêm Nếu mở rộng băng thông, bạn cũng cần phải có dịch vu quản lý nó Đây lúc giao thức mạng QoS đóng vai trò nó Cũng tương tự hệ thống đường sá, bạn đặt xe chuyên dung chẳng hạn cho xe cần gấp cho xe buýt Một xe khác được đặt riêng cho người được quyền sử dung nó chẳng hạn xe có hình thoi (diamond lanes) có thể được sử dung xe với hai hoặc nhiều hành khách Trên mạng, ta có thể dành riêng băng thông chỉ cho phép người sử dung được cấp quyền người quản lý hoặc ứng dung đặc biệt hội thảo qua video hoặc nghi thức đặc biệt SNA (System Network Architecture) nghi thức mà phải được phân phối khoảng thời gian định để ngăn chặn việc thời hạn Sự cấp quyền nầy giả định có người đó quản lý quyền ưu tiên Nếu có nhiều người được quyền kể xe hình thoi cũng bị tắt nghẽn Vì có lẽ bạn ḿn thiết lập vài hình thức điều khiển truy cập khác chẳng hạn trả tiền sử dung qua cửa thu thuế Do đó sẳn sàng trả tiền để được xe không bị tắc nghẽn sẽ được qua xe đó Nếu việc sử dung tăng lên phí sẽ tăng lên theo Ći cùng, hệ thớng sẽ cân bằng cũng lý thuyết Một vài người có thể truy nhập đến đặc biệt mới quan hệ trị, việc phuc vu phủ hoặc uy tín có được qua việc phuc vu cộng đồng Những người được xác định được cấp quyền qua hệ thống máy tính hóa để điều khiển chế độ ưu tiên Trong môi trường mạng nội bộ, quyền ưu tiên người sử dung được thiết lập nhà quản trị mạng máy chủ dựa policy server Trên Internet, quyền ưu tiên băng thông được cung cấp tảng trả tiền để sử dung Điều ngăn cản sử dung nhiều băng thông, nó đòi hỏi nhà cung cấp dịch vu Internet phải đồng ý với nhà cung cấp dịch vu Internet khác cùng thiết lập chất lượng dịch vu (QoS) qua Internet đòi hỏi họ có hệ thớng tốn để tính tiền khách hàng 1 Chất lượng dịch vụ của ATM Cung cấp chất lượng dịch vu mạng ATM tương đới dễ dàng nhiều ngun nhân Đầu tiên, ATM sử dung cell có kích thước cớ định để phân phối liệu, trái ngược với khung có kích thước biến đổi được sử dung mơi trường mạng cuc Kích thước cớ định sẽ tiện lợi hóa việc đoán trước lưu lượng đòi hỏi băng thơng Giả sử bạn tìm cách xác định có xe cộ qua đường hầm Sẽ dễ dàng tất xe điều có cùng kích thước, chúng xe con, xe buýt xe tải trung… kích thước khác sẽ gây Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT Đồ án tốt nghiệp Chương Tổng quan QoS khó khăn cho việc xác định trước lưu lượng Thuận lợi cell có kích thước mạng ATM chổ nhà cung cấp dịch vu có thể chỉ định trước băng thông làm hợp đồng với khách hàng mà đảm bảo được chất lượng dịch vu Mạng ATM cũng có tính hướng kết nối Những cell được phân phối qua mạch ảo theo thứ tự, yêu cầu quan trọng đới với hình ảnh âm theo thời gian thực Trước gửi liệu, mạch ảo phải được thiết lập Mạch ảo có thể được thiết lập trước hoặc cài đặt theo yêu cầu (bằng cách chuyển mạch) Trong trường hợp sau, mạng sẽ cung cấp mạch nó có thể đáp ứng đòi hỏi người sử dung Chất lượng dịch vu QoS cho mạng văn phòng được thiết lập dựa giải pháp thuộc quản trị hoặc giải pháp khác Nếu mạng được nối với mạng ATM nhà truyền thơng thơng sớ chất lượng dịch vu QoS cũng có thể được chuyển cho mạng đó Những ứng dung vừa hình thành có thể đòi hỏi chất lượng dịch vu (QoS) mạng ATM cho dịch vu mạch mô phỏng tạo với băng thông cu thể Những thông số chất lượng dịch vu mạng ATM thường gặp bao gồm peak cell rate - tốc độ truyền cell cao (tốc độ truyền cell cao giây để phân phối liệu tới người sử dung), minimum cell rate - tốc độ truyền cell thấp (tốc độ truyền cell thấp có thể chấp nhận được mà mạng ATM phải cung cấp; mạng cung cấp đến mức độ nầy, đòi hỏi mạch sẽ bị từ chối), cell loss ratio - tỉ lệ cell (cell có thể chấp nhận được), cell transfer delay - chậm trễ việc chuyển tải cell (sự trì hỗn có thể chấp nhận được), cell error ratio - tỉ lệ lỗi truyền cell (mức độ lỗi có thể chấp nhận được) Trong suốt giai đoạn cài đặt, ATM chỉ thi hành tập thủ tuc gọi CAC (connection admission control - điều khiển thu nhận kết nối) để xác định xem nó có thể cung cấp kết nới ATM hay khơng Q trình thu nhận được xác định bằng cách tính tốn yêu cầu băng thông cần để thỏa mãn đòi hỏi người sử dung dịch vu Nếu mạch được thừa nhận mạng sẽ giám sát mạch để bảo đảm rằng thông số được yêu cầu không được vượt mức cho phép Nếu lưu lượng vượt qua cấp độ giao ước cho mạch, mạng có thể sẽ bỏ gói tin mạch đó thay mạch khác Băng thông và chất lượng dịch vụ QoS mạng chuyển tải Việc có đủ băng thông vấn đề môi trường dạng diện rộng (WAN) Trên đường truyền thuê bao với mức cố định, gói tin bị bỏ bớt lưu lượng vượt mức đo có thể Những kỹ thuật dùng cho việc cung cấp băng thông theo yêu cầu phần giải được vấn đề Nhờ cảm ứng với việc tải, định tuyến sẽ quay số để thêm hoặc nhiều đường truyền khác để xử lý việc tải Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT Đồ án tốt nghiệp Chương Tổng quan QoS Mạng chuyển gói dựa vật mang frame relay ATM được thiết kế để xử lý cao điểm tạm thời lưu thông Khách hàng sẽ ký hợp đồng để nhận tốc độ thông tin được giao ước CIR (commited information rate) cu thể tỉ lệ đó có thể được vượt qua có đủ băng thông lúc đó khách hàng sẽ phải trả thêm tiền Một điểm nữa, mạng chuyển gói bảo đảm rằng lưu thông được ưu tiên có thể qua trước, lưu thông không ưu tiên đó lưu thông theo thời gian thực có thể truyền tải qua mạng kịp lúc Mạng chuyển gói X 25 hỗ trợ nhiều loại đặc điểm chất lượng dịch vu QoS cần cho việc đảm bảo phân phối Tuy nhiên, tốc độ liệu mạng X 25 còn thấp Ngược lại, mạng frame relay khơng có nhiều đặc tính chất lượng dịch vu QoS người thiết kế chỉ nhắm vào tốc độ Ngược lại, mạng ATM được thiết kế cặn kẽ cho tốc độ chất lượng dịch vu, mô tả phần trước 1 Những dịch vụ QoS của hệ điều hành liên mạng Cisco Các dịch vu hệ điều hành liên mạng Cisco để chuyển giao quản lý dịch vu mạng Cisco IOS QoS tập mở rộng cung cấp chất lượng dịch vu đầu cuối qua mạng không đồng Các ISP có thể cung cấp chất lượng dịch vu qua mạng họ tính cước khách hàng theo mức sử dung Những dịch vu QoS hệ điều hành liên mạng Cisco có thể xử lý tắc nghẽn; ưu tiên cho lưu thông có độ ưu tiên cao hơn; xếp phân loại gói theo mức dịch vu hay lớp lưu thông; có khả qui định độ rộng băng thông tuân thủ qui định đó; đo lưu thông mạng để thu cước phí giám sát suất hoạt động mạng; cấp phát tài nguyên dựa cổng vật lý, địa chỉ, hoặc ứng dung Một đặc điểm quan trọng khác dịch vu nầy chúng hỗ trợ cho mạng được xây dựng với đồ hình khác (như định tuyến, frame relay, ATM chuyển thẻ (tag switching)) nhằm phối hợp việc cung cấp QoS cho tất người dùng Các dịch vu có đặc điểm sau: Quyền ưu tiên IP (IP Precedence) dùng để chia lưu thơng thành sáu lớp dịch vu Vì việc xử lý tắc nghẽn cấp phát băng thông được điều khiển lớp dựa danh sách điều khiển truy nhập mở rộng ACL (extended access control list) Quyền ưu tiên có thể được thiết lập khách hàng hoặc sách được xác định Những ứng dung khách hàng thiết lập loại dịch vu gói bằng cách thay đổi bit trường loại dịch vu (Type of Service field) tiêu đề IP Trong môi trường không nơi mà mạng có kỹ thuật khác (frame relay, ATM, chuyển thẻ), quyền ưu tiên có thể được chuyển vào khung hoặc vào đơn vị truyền (cell) để cung cấp chất lượng dịch vu QoS Vì vậy, quyền ưu tiên có Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT Đồ án tốt nghiệp Chương 3: Scheduling Định lý : Trong mạng có hai server đồng hồ ảo định dạng, server có thể đảm bảo WFI phiên i WFIi, WFIi, WFI end-to-end mạng WFIi, + WFIi, Chứng minh: Chú ý rằng đơn vị WFI có thể bit hoặc giây, đó WFI(bit) = r1 × WFI(s), dùng WFI b để biểu thị WFI(bit) WFI(s) để biểu thị WFI(giây) Nếu server đồng hồ ảo định dạng s đảm bảo giới hạn trễ D i, s tới phiên i được giới hạn gáo rò (σ i, ri) nó cũng phải bảo đảm WFI b ri × Di, s – σi Đó : b WFI i,s =ri×Di, s– σi (3 31) b WFI i,s = ri × WFIi, s Vì (3 31) trở thành: WFIi, s=Di, s–σi/ri (3 32) thay s = s = ta có: Di, = δi + WFIi, ri (3 33) Di, 2= δi + WFIi, ri (3 34) đó Di, Di, giới hạn trễ phiên i được cung cấp server server Do đó giới hạn trễ end-to-end Di điểm cuối server : Di =Di, + Di, = 2x δi + WFIi, + WFIi, ri Số hạng đầu phương trình (3 35) δi sinh từ trễ gáo rò định dạng ri có thể chỉ có lần mạng Do giới hạn trễ điểm cuối server sẽ là: Di ,s = Di - δi δi =Di, 1+ Di, ri ri (3 36) Trong đó, WFI end-to-end, biểu thị WFI i có thể được biểu diễn thành δi ri (3 37) δi δi ri ri (3 38) WFI i =WFIi, 1+WFIi, (3 39) WFI i = Di , S - Từ (3 36) ta có : WFI i =Di, 1+Di, 2- Kết hợp (3 33) (3 34) ta có : Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 86 Đồ án tốt nghiệp Chương 3: Scheduling Thuật toán đồng hồ ảo định dạng không lõi Như thấy (3 28) (3 29) thuật toán đồng hồ ảo định dạng cần hai trạng thái biến đổi cho luồng i: tốc độ định trước r thời gian kết thúc ảo gói trước k −1 F i ,s , tất node đường sử dung giá trị r i giống cho luồng i nó dễ dàng khử ri bằng cách đặt nó tiêu đề gói Hình 17 Giới hạn WFI end-to-end, Ci, s mạng CSSVC k −1 Tuy nhiên, F i ,s giá trị động được tính tốn lặp lại node có thể loại bỏ cách đơn giản Vì cần thiết kế thuật toán mà có thể k −1 tính tốn thời gian kết thúc ảo node lõi mà không lưu giữ thông tin F i ,s k Ở đây, có thể chứng tỏ trạng thái trung bình X i,s , với node lõi s đường có thể giữ : k −1 k −1 S i ,s =a i,s +X i,s ≥ F i ,s k k (3 40) Muc đích sử dung mạng CSSVC gần giống với việc xử lý mạng đồng hồ ảo định dạng không giữ lại thông tin trạng thái luồng node lõi Khi gói thứ k phiên i dến node biên mạng CSSVC thời gian k k a i,s xuất phát từ node s thời điểm d i,s nó sẽ trải qua giới hạn WFI end-to-end, Ci, s giốmg nó qua mạng đồng hồ ảo định dạng Vì từ định lý ta có : S Ci, s= ∑ WFI i ,h (3 41) h =0 đó WFI i ,h WFI phiên i được giới hạn server h Chú ý rằng : k k d i,s -d i,s (fluid)≤ Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT Lmax rS (3 42) 87 Đồ án tốt nghiệp k Chương 3: Scheduling k d i,s d i,s (fluid) lần lượt thời gian mà gói thứ k phiên i xuất phát node s dạng gói đồng hồ ảo định dạng kiểu fluid Khi sử dung CSSVC gần giống với việc xử lý mạng đồng hồ ảo định dạng (3 42) sẽ giữ node CSSVC bao gồm k node s Trong đó phiên i được phuc vu tốc độ r i dạng fluid sẽ giữ d i,s (fluid) sau : Lki d (fluid)=S + ri k i, s k i, s (3 43) Từ (3 29) (3 43) có : k k d i,s (fluid)≤ F i,s (3 44) Kết hợp (3 42) (3 44) ta được: k k d i,s -F i,s ≤ Lmax rS (3 45) k Trừ hai vế cho a i,s ta có : k k k d i,s -F i,s -a i,s ≤ Lmax k -a i,s rS (3 46) Hay : k k k d i,s -a i,s ≤ F i,s + Lmax k -a i,s rS (3 47) Vế phải bất phương trình giới hạn trễ bó phiên i Từ điều có : Di ,k =F i,k s + Lmax k -a i,s rS (3 48) Trong đó, từ kết (3 37) gói thứ k phiên i được giới hạn gáo rò (σi, ri) xuất phát từ server s mạng CSSVC nó có thể tạo giới hạn trễ Di ,k end-to-end là: k Di ,S = σi + Ci ri (3 49) S Khi xét đến trễ tuyến (3 49) trở thành: S −1 σi k + C Πh Di ,S = i S +∑ ri h =1 (3 50) Trong đó Π h trễ tuyến node h-1 node h Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 88 Đồ án tốt nghiệp Chương 3: Scheduling Tham sớ đầu phương trình σi ri sinh từ luồng lưu lượng đến được giới hạn bằng gáo rò thực định dạng gói WFI router biên Ở trễ định cho việc định dạng lưu lượng Dki, shaper Đó : S −1 Di ,S =Dki, shaper+Ci, S+ ∑ Π h k (3 51) h =1 Việc thiết lập mô tả lưu lượng (Ra, Rp, MBS) trễ việc định dạng lưu lượng router biên có kết là: Li, max/RP, với Li, max độ dài lớn gói phiên i Từ điều đó sẽ thấy rằng định dạng lưu lượng chỉ tăng them trễ router biên nó không liên quan tới router lõi CSSVC Lưu ý rằng kết (3 51) được sinh từ giới hạn WFI end-to-end thuật toán đồng hồ ảo định dạng đó cũng giới hạn trễ bó phiên i Từ (3 48) (3 51) có: Lmax k -a i,s =Dki, shaper+Ci, S + rS k k Di , S =F i,s + Thay F k i, s bằng S S −1 ∑Π h =1 (3 52) h Lki + ta có : ri k i, s S −1 Lmax Lki k Π S =a +D i, shaper+Ci, S+ ∑ h rS ri h =1 k i, s k i, s (3 53) k Từ (3 53) biểu diễn S i ,S −1 bằng : S k i , S −1 S −2 Lmax Lki k =a +D i, shaper+Ci, S-1+ ∑ Π h rS −1 ri h =1 k i ,1 (3 54) k k So sánh (3 53) (3 54) có được mối quan hệ S i,s S i ,S −1 để đảm bảo Ci, s : k k S i,s =S i ,S −1 +WFIi, S+ Lmax Lmax +ΠS-1 rS −1 rS (3 55) Lặp lại phương trình ta có: Lmax Lmax S =S +Ci, S-1-WFIi, S+ + r11 rS k i, s k i, s S −1 ∑Π h =1 h (3 56) Từ (3 40) (3 29) ta có : S i,k s ≥ F i,k s = S ik,−s1 + Lki −1 ri Bằng cách sử dung (3 56) ta có bất phương trình gói thứ k k-1 node biên là: S ≥S k i, s k −1 i ,1 Lki −1 + ri Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT (3 57) 89 Đồ án tốt nghiệp Chương 3: Scheduling k k k −1 Vế phải bất phương trình hiệu S i,s đảm bảo:S i,s ≥ F i ,s Chúng ta sẽ k −1 k có vài cặp (S i,s S i ,1 ) thoả mãn điều kiện đó Như : k i, s S =S k −1 i ,1 Lki −1 + ri (3 58) Từ (3 40) ta có: S i,s =a i,s +X i,s =d i ,s −1 + Π S-1 + X k k k k k i, s (3 59) k Trong đó d i ,s −1 thời gian xuất phát gói node s-1 Từ (3 45) : k k d i ,s −1 ≤ F i ,s −1 + Lmax rS −1 nên (3 59) trở thành: S i,k s ≤ F ik,s −1 + Lmax +Π S-1 + X rS −1 k i, s (3 60) Hay: S i,k s ≤ S ik,s −1 + Lki L + max +ΠS-1+X i,k s rS −1 rS −1 (3 61) k Để có kết có thể đặt S i,s : k i, s S =S k i , s −1 Lki Lmax k + + +ΠS-1+X i,s rS −1 rS −1 (3 62) Kết hợp (3 55) (3 62) ta có: S k i , s −1 Lki L L L k k + + max +ΠS-1+X i,s =S i ,S −1 +WFIi, S+ max - max +Π S-1 rS −1 rS −1 rS −1 rS (3 63) Sắp xếp lại thời kì ta có trạng thái biến đổi : k X i,s =WFIi, S- Lmax Lmax rS −1 rS (3 64) Kết hợp với giá trị WFI từ (3 30) ta có : X k i, s = Li ,max ri Li ,max Lmax Lki Lmax + rS rS −1 rS rs = Li ,max ri - Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT Lki Li ,max rS −1 rs (3 65) 90 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam CHƯƠNG ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN MẠNG VIỄN THÔNG VIỆT NAM Với ưu điểm bật mình, cơng nghệ IP dần chiếm ưu giải pháp xây dựng mạng hệ sau Hội tu IP xu hướng có thể nói tất yếu thiết kế xây dựng NGN để cung cấp tất dịch vu sở hạ tầng mạng Tuy nhiên mạng IP chỉ mạng “Best Effort” tức mạng khơng có bảo đảm QoS Mà muc đích nghiên cứu đưa QoS vào mạng để đáp ứng nhu cầu ngày cao người tiêu dùng Trong chương em xin trình bày sớ định hướng phát triển mạng Viễn thông Việt Nam để tiến tới NGN số phương pháp để có thể đảm bảo QoS cho mạng NGN Mạng mục tiêu Hồ cùng phát triển Viễn thơng giới, mạng hệ sau muc tiêu hướng tới Việt Nam thời gian tới Với muc tiêu xây dựng mạng hội tu cho phép cung cấp tất loại hình dịch vu mạng hệ loại hình dịch vu tương lai việc lựa chọn sở hạ tầng mạng phù hợp vô cùng quan trọng Theo báo cáo giáo sư tiến sĩ Đỗ Trung Tá định hướng phát triển mạng Internet Việt Nam vào tháng 12/2001 mơ hình mạng Viễn thông hệ Việt Nam sẽ được mô tả sau : Hình Mơ hình mạng Viễn thông hệ Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 91 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam Trong đó lớp mạng được xây dựng dựa hệ thống mạng cáp quang công nghệ RAS, DSL, Frame Relay cũng hệ thống truy nhập vô tuyến hệ thứ ba Các hệ thống được kết nối lên mạng lõi thông qua hệ thống tập trung Phần mạng lõi kết hợp công nghệ IP MPLS kết nối với mạng thoại PSTN thông qua hệ thống Media Gateway Chuyển mạch dịch vu IP hệ thống Media Gateway sẽ đóng vai trò cầu nối cho lớp điều khiển dịch vu kết nối xuống lớp mạng Lớp diều khiển dịch vu gồm hai hệ thớng Server điều khiển dịch vu hệ thống chuyển mạch mềm Trong đó, Server điều khiển dịch vu điều khiển ứng dung dịch vu IP để đảm bảo yếu tố: ♦ Chất lượng dịch vu ♦ Kiểm tra quyền sử dung dịch vu ♦ Quản lý bảo mật ♦ Quảng bá dịch vu Chuyển mạch mềm sẽ điều khiển kết nối đa phương tiện bao gồm : ♦ Kết nối VoIP Video ♦ Điều khiển đầu cuối IP theo giao thức H 323 SIP ♦ Điều khiển Media Gateway lớp mạng Lớp ứng dung sẽ kết nối xuống hệ thống Server điều khiển chuyển mạch mềm thơng qua lớp thích nghi ứng dung Các dịch vu lớp ứng dung bao gồm ứng dung hệ thứ 3, ứng dung tin nhắn dịch vu Web Mạng truyền dẫn Xây dựng mạng đường truc có đủ lực truyền dẫn tất nhu cầu trao đổi thơng tin tồn khách hàng ln u cầu có tính hàng đầu q trình phát triển mạng Viễn thơng Hình đưa cấu hình mạng truyền dẫn muc tiêu nước ta Trong đó có thống chung sử dung cáp sợi quang công nghệ DWDM để xây dựng lên mạng toàn quang có đủ khả để đáp ứng nhu cầu lưu lượng mạng IP đồng thời giảm giá thành băng thông truyền dẫn Tuy nhiên, phía tầng DWDM còn vấn đề chưa được xác định rõ ràng Do đó, giai đoạn không nên đầu tư ạt vào công nghệ SDH Bên cạnh đó, thời điể triển khai công nghệ DWDM mạng truc cũng chưa được xác định rõ ràng Công nghệ chỉ được triển khai nó đảm bảo được khả quản lý mạng Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 92 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thơng Việt Nam Trong cấu kình mạng đường truc sử dung công nghệ DWDM được đề xuất sử dung chuyển mạch được đặt Hà Nội, Đà Nẵng thành phớ Hồ Chí Minh Tại điểm nút khác chỉ đặt xen rẽ để tách/ghép lưu lượng KÕt nèi DWDM trôc Bé định tuyến biên Chuyển mạch / định tuyến quang Hệ thống ghép sóng quang Bộ xen/tách kênh quang Nút ®a dÞch vơ Hình Mạng truyền dẫn mục tiêu Mạng truy nhập Với triển khai loạt công nghệ truy nhập mới, mạng truy nhập sẽ trở nên đa dạng hơn, có thể nói hỗn loạn công nghệ mạng truy nhập sẽ còn kéo dài nhiều năm Các cơng nghệ truy nhập Dial-up, xDSL, truyền hình sớ quảng bá, Modem cáp, GSM, truyền hình vệ tinh tới thuê bao DTH (Direct To Home), hệ thống thông tin di động (UTMS hoặc 3G) sẽ dược sử dung để truyền tải IP Trong đó, lưu ý số điểm sau: ♦ Hợp mạng vào truc IP, giữ nguyên công nghệ truy nhập ♦ Nhà cung cấp dịch vu di động GSM phải nhận định rõ công nghệ truy nhập mà họ sở hữu họ sẽ thử triển khai công nghệ truy nhập Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 93 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam ♦ Phát triển hình thức truy nhập băng rộng bằng cáp đồng truc theo công nghệ xDSL 4 Sự phát triển mạng lên NGN 4 Sự hội tụ mạng 4 Sự tiến hoá của mạng lên NGN  Sự phát triển từ PSTN lên NGN Thoại dịch vu được xét đến hàng đầu trình xây dựng mạng Ở ta xét minh hoạ chuyển dịch thoại từ PSTN lên NGN Mạng PSTN : Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 94 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam Phát triển lên NGN : 4 Các chức tiến hoá Mạng tại: Mạng tương lai gần : Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 95 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam Mạng tương lai : Một số dịch vụ bảo đảm QoS mạng Sử dụng giao thức hỗ trợ ♦ Sử dung RSVP ♦ Sử dung MPLS ♦ Triển khai kiến trúc CQS MPLS-DiffServ Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 96 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam Sử dụng mơ hình dịch vụ Dịch vụ IntServ Sơ đồ kiến trúc: 2 Dịch vụ DiffServ  Mô hình : Nhận xét:  Với mơ hình IntServ ♦ Đảm bảo QoS end-to-end sở luồng thông qua báo hiệu QoS chặng Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 97 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thông Việt Nam ♦ Các router dọc theo đường truyền phải trì trạng thái cho luồng thông tin ♦ Tối ưu sử dung tài nguyên mạng nhưn kéo theo đó gánh nặng xử lý tăng kích cỡ mạng Với DiffServ ♦ Chỉ đảm bảo được QoS chặng thông qua việc ấn định tài nguyên cứng ♦ Gánh nặng xử lý router nhẹ hơn, đơn giản hơn, không đảm bảo được QoS end-to-end Như vậy, mơ hình IntServ khơng khả thi mạng lõi, mơ hình mạng DiffServ lại khơng đáp ứng tớt mạng truy nhập Giải pháp tốt đặt sử dung mơ hình IntServ cho mạng truy nhập sử dung mơ hình DiffServ cho mạng lõi Vì thế, để hỗ trợ QoS tốt nên sử dung mơ hình tích hợp IntServ/DiffServ Mơ hình : Đo kiểm và đánh giá QoS mạng NGN  Mơ hình: Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 98 Đồ án tốt nghiệp Chương Định hướng phát triển mạng viễn thơng Việt Nam ♦ Vị trí thiết lập điểm đo: Thiết bị đo : ♦ Máy tính ♦ Các phần mềm đo chuyên dung Các thiết bị đo chuyên dung (SmartBits, AX4000, K1297, …) Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 99 Đồ án tốt nghiệp Kết Luận KẾT LUẬN Trong trình học tập, nghiên cứu thực tập đồ án, em tìm hiểu QoS, kiến trúc CQS đặc biệt kĩ thuật lập lịch ứng dụng mạng IP với mục đích đưa QoS cải thiện QoS mạng IP -một mạng Best Effort, khơng có đảm bảo chất lượng dịch vụ Tuy nhiên, nội dung đồ án sâu vào phần lý thuyết, phần thực hành ứng dụng thực tế hạn chế Do kiến thức hạn chế thời gian có hạn nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong bảo thầy góp ý bạn để sửa chữa nâng cao hiểu biết Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Thị Thu Huyền - Lớp D2001VT 100 ... mạng viễn thông cách đưa QoS vào mạng IP cách sử dụng giao thức thuật toán QoS • Chương Kiến trúc CQS: trình bày tổng quan kiến trúc CQS, đặc điểm, khái niệm, ứng dụng dịch vụ mạng kiến trúc CQS. .. được quyền xử lý mức biên Các ứng dụng kiến trúc CQS Để định hướng gói qua hop cách thích hợp router phải bổ sung thêm phân loại, hàng đợi lập lịch Kiến trúc CQS cung cấp đặc điểm định... cầu vượt khả đáp ứng Do đó, mở rộng băng thông giải pháp giải vấn đề mạng Bổ xung QoS vào mạng IP Tất đồng ý rằng mạng Internet mạng tồn cầu lại khơng có chút bảo đảm QoS QoS mạng Internet câu